Auf zwei Meter ist beim Horizont Schluss. Ultrakurzwellen breiten sich quasioptisch aus, und durch die Erdkrümmung reicht die Ausbreitung unter normalen Umständen ungefähr so weit, wie man auch sehen könnte. Wer darüber hinaus will, braucht etwas, das das Signal umlenkt.
Meteor-Scatter macht genau das. Das Verfahren nutzt die Ionisationsspuren verglühender Meteoroide als Reflektor und steigert damit die Reichweite auf „UKW“ deutlich über den sichtbaren Horizont hinaus. Anders als bei Sporadic E muss man dafür nicht auf eine Öffnung warten. Reflektoren entstehen ständig, sie sind nur sehr klein und sehr kurzlebig.
Funktionsprinzip
Objekte, die aus dem All in die Erdatmosphäre eintreten, verglühen ab einer Höhe von etwa hundert Kilometern. Auf ihrer Bahn hinterlassen sie einen Ionisationskanal. Funkstrahlen, die auf diesen Kanal treffen, werden reflektiert und kommen so weit über den optischen Horizont hinaus.
Der Kanal ist sehr kurzlebig. Die Reflexionsdauer liegt zwischen einigen Sekunden und etwa zwei Minuten und hängt von der Frequenz ab. Längere Verbindungen kommen vor, sind aber sehr selten. Überbrücken lassen sich auf diesem Weg bis zu 2200 Kilometer.
Die Schwierigkeit liegt damit nicht in der Signalstärke, sondern im Zeitfenster. Ein Burst ist kräftig, solange er da ist. Er ist eben nur ein paar Sekunden lang da.
Nutzung im Amateurfunkdienst
Funkamateure nutzen Meteor-Scatter i.d.R. während der großen Meteorschauer. Der Betrieb findet hauptsächlich auf 144 MHz statt, also im 2-Meter-Band – seltener auf 50 MHz oder 432 MHz.
Übertragen wird primär digital, meist mit MSK144. Die Betriebsart ist auf kurze Bursts ausgelegt und kommt mit sehr geringen Ausgangsleistungen aus. Verbindungen sind damit theoretisch auch außerhalb von Meteorschauern möglich, weil sporadische Meteore rund um die Uhr auftreten.
Während eines starken Schauers steigt die Rate der nutzbaren Reflexionen allerdings deutlich. Zu den stärksten Schauern im Jahr gehören:
- die Quadrantiden von Ende Dezember bis Mitte Januar
- die Perseiden mit dem Maximum Mitte August
- die Geminiden in der ersten Dezemberhälfte
Etwas Physik muss leider sein
Wie die Ionisationsröhre entsteht
Die allermeisten Meteoroiden sind winzig: ein Staubkorn von etwa einem Milligramm reicht schon, Sandkorngröße um ein Gramm ist die obere Grenze dessen, was wir als Sternschnuppe wahrnehmen. Größere Brocken sind selten und werden anders eingeordnet.
Diese Körner treffen mit 11 bis über 70 Kilometer pro Sekunde auf die Atmosphäre. Die Luft vor ihnen kann nicht mehr ausweichen, wird komprimiert und so heiß, dass den Molekülen die Elektronen abhandenkommen (ionisieren). Übrig bleibt eine Plasmaspur: ein dünner, elektrisch geladener Kanal, viele Kilometer lang und nur wenige Meter breit. Das findet in 80 bis 100 Kilometern Höhe, hoch in der Mesosphäre, statt. Dort findet man die Spuren am häufigsten.
Den Lichtblitz, den wir sehen, entsteht, wenn sich die freien Elektronen wieder mit den Ionen verbinden (Rekombination) – die Energie wird als Licht frei, in Sekundenbruchteilen. Die Ionisation selbst hält länger: Sekunden bis Minuten, je nach Größe. Genau diese Röhre ist der Grund, warum man Meteor-Scatter funken kann.
Verformung und seltsame Formen
In achtzig Kilometern Höhe weht heftiger Wind, mit Windscherungen von 50 bis 100 Meter pro Sekunde. Die frische Ionisationsröhre wird im Laufe weniger Sekunden verbogen oder geknickt.
Platzt der Meteoroid, gibt es mehrere Spuren gleichzeitig. Im Funkbild sieht man hakenschlagende oder mehrfach aufgespaltene Echos statt einer sauberen Reflexion. Große Eisenmeteore hinterlassen besonders langlebige Spuren, weil Eisen-Ionen langsamer rekombinieren als die häufigeren Silikate.
Praktischer Ablauf einer Verbindung
Reflexionen unter einer Sekunde heißen Ping, ab einer Sekunde spricht man von einem Burst. Der gesamte Betrieb ist darauf ausgelegt, aus diesen Bruchteilen eine vollständige Verbindung zusammenzusetzen. MSK144 sendet die Nachricht deshalb innerhalb der Sendeperiode fortlaufend wiederholt, mit bis zu 250 Zeichen pro Sekunde. Trifft ein Ping die Aussendung an irgendeiner Stelle, ist die Chance gut, dass eine komplette Kopie der Nachricht durchkommt.
Grundsätzlich gilt auf allen Bändern: Vor dem ersten Sendetest die PC-Zeit kontrollieren. Wer im falschen Zeitschlitz sendet, stört im Umkreis seiner Station alle anderen mit, weil ein MSK144-Signal die volle Bandbreite des Spektrums belegt. Ebenso gehören keine über Tropo gehörten Stationen auf die Random-Frequenzen – die Bänder sollen für MS frei bleiben. Wer eine bestimmte Station arbeiten will, verabredet sich vorher: Über den ON4KST-Chat werden Frequenz, Periode und Startzeit festgelegt. Dort landen auch die Spots während des Betriebs, meist mit Rufzeichen, Frequenz und Rapport.
Meteor-Scatter auf 2m
Auf 2m ist die Random-Frequenz für MSK144 144,360 MHz, die Filterbandbreite sollte man auf mindestens 2700 Hz einstellen.
Anders als auf 6m beträgt die Dauer des Zeitschlitzes 30 Sekunden. Reflexionen auf 2 m halten kürzer an, und mit 30 Sekunden Sendedauer sind die Chancen größer, eine Reflexion nutzen zu können. In der Literatur findet sich auch die Empfehlung von 15 Sekunden, die sich in Europa aber nicht durchgesetzt hat.
Welcher der beiden Zeitschlitze der eigene ist, hängt von der Geografie ab. Stationen in Mitteleuropa senden im 2. Zeitschlitz, Stationen in Nord- und Südeuropa im 1. Zeitschlitz. Großbritannien rechnet sich zu Mitteleuropa, daher senden auch Stationen in Schottland im 2. Zeitschlitz. Um Störungen zu vermeiden, sollte man keine britischen Stationen auf der Random-Frequenz 144,360 MHz anrufen, sondern Skeds auf einer anderen Frequenz verabreden.
Vom Short-Format-Betrieb mit verkürzten Nachrichten wird auf der Random-Frequenz eher abgeraten. Diese Nachrichten sind für andere Stationen auf der Frequenz nicht lesbar, man erkennt dadurch nicht, wann ein QSO beendet ist und die Station wieder angerufen werden kann.
Meteor-Scatter auf 6m
Auf 6m ist die Random-Frequenz für MSK144 50,280 MHz, die Filterbandbreite sollte auch hier auf mindestens 2700 Hz eingestellt werden.
Die Dauer des Zeitschlitzes beträgt 15 Sekunden. Reflexionen auf 6m dauern länger an, und der schnellere Wechsel sorgt dafür, dass man ein QSO besser zu Ende bringen kann.
Der eigene Zeitschlitz hängt von der Geografie ab. Stationen in Mitteleuropa senden im 2. Zeitschlitz, Stationen in Nord- und Südeuropa im 1. Zeitschlitz. Großbritannien versteht sich als zu Mitteleuropa gehörend, daher senden auch Stationen in Schottland im 2. Zeitschlitz. Britische Stationen sollte man auf der Random-Frequenz 50,280 MHz nicht anrufen, sondern Skeds auf einer anderen Frequenz verabreden.
Wie auf 2m: Keine über Tropo gehörten Stationen auf der Frequenz anrufen, die Frequenz für MS freihalten. Störungsfreier Betrieb ist nur möglich, wenn sich alle an die Vorgaben des Zeitschlitzes und die Sendedauer halten.
Ablauf und Rapport
Ausgetauscht werden die normalen WSJT-X-Meldungen – der Rapport ist das Signal-Rausch-Verhältnis in dB. Ein vollständiger Durchgang sieht so aus:
CQ K1ABC FN42
K1ABC W9XYZ EN37
W9XYZ K1ABC +02
<K1ABC W9XYZ> R+03
<W9XYZ K1ABC> RRR
<K1ABC W9XYZ> 73Die spitzen Klammern ab dem dritten Durchgang zeigen die Kurzformat-Nachrichten an. Sie sind nur 20 Millisekunden lang statt 72 und enthalten anstelle der Rufzeichen einen 12-Bit-Hash plus Rapport, Bestätigung oder Abschluss. Damit reicht schon ein sehr kurzer Ping für einen Durchgang.
Wie lange eine Verbindung tatsächlich dauert, entscheidet der Zufall. Mal sind alle sechs Durchgänge in einer Minute durch, mal wartet man eine halbe Stunde auf den passenden Ping. Historisch war das noch mühsamer: Vor den digitalen Betriebsarten arbeitete man mit Hochgeschwindigkeitstelegrafie bis 1000 Buchstaben pro Minute, nahm die Pings auf Band auf und spielte sie langsam wieder ab, um sie zu entziffern.
Einstellungen in WSJT-X
In WSJT-X wählt man MSK144, stellt die Empfangsfrequenz auf 1500 Hz und F Tol auf 100 bis 200 Hz. Die Periodenlänge richtet sich nach dem Band, also 30 Sekunden auf 2m und 15 Sekunden auf 6m.
Der Decoder arbeitet hier anders als in den langsamen Betriebsarten in Echtzeit, decodierte Meldungen erscheinen- also praktisch sofort. Die Dekodiertiefe von Fast über Normal bis Deep richtet sich danach, was der Rechner mitmacht. Auto Seq übernimmt das Sortieren der Durchgänge, ersetzt aber nicht den Operator.
Weitere Einstellungen unter File → Settings… → General sind bei mir Enable VHF and submode features und Single decode.
Mein Signalweg
Transceiver → PA → Mantelwellensperre → Bandpass-Filter → Kabel zur Antenne → Mantelwellensperre → Yagi-Antenne
Das eliminiert bei mir parasitäre Signale sehr gut.
Schlußbemerkung
Mit dem Wissen ist man am Anfang gut gerüstet und stört andere nicht. Der Betrieb erfordert aber etwas Übung.
Meteor-Scatter funktioniert bereits ab 50W PEP und mit einer 5 Element Yagi bei 2m ganz ordentlich. Mehr Leistung erlaubt aber auch die Mitnutzung „kleinerer“ Ionisationskanäle und erhöht somit die Chance eines QSO enorm. Daher haben sehr erfolgreiche Stationen oft hohe Leistungen von 500 Watt PEP und längere Antennen, mit dem entsprechend höheren Gewinn, am Start.
Einige Verbindungen finden auch über Ionoscatter (Restionisation der D-Schicht) statt – dies aber nur am Rande.
Mein Meteor-Scatter Monitor hilft bei der Ausrichtung der Antenne. Hierzu wird auch noch eine Anleitung folgen.